北京时间 4月10日21点整,全球六地(比利时布鲁塞尔、智利圣地亚哥、中国上海和台北、日本东京和美国华盛顿)召开全球新闻发布会,人类首张黑洞照片终于露出了真容!


黑洞照片这个话题快速登上微博热搜,并在一夜之间达到4.4亿阅读量,一直“活在传说中”的黑洞,在被网友花式恶搞的同时,也证实了霍金先生的黑洞相关猜想是正确的。


▲黑洞简直就是甜甜圈本圈……


作为首批看到“黑洞”真颜的人类,你是不是很激动?然而,在你的日常生活中,你早就接触过“黑洞”很多次了……


对于这个“黑洞”,稍不注意,就会造成无法挽救的车祸现场。没错,它就是隧道本身,以及里面的黑洞效应。



黑洞和白洞效应


隧道是高速公路上的特殊路段,因为隧道内光线相对较暗,所以极易引发交通事故。从交通大数据发现 ,隧道内发生的事故中追尾事故最多,约占60%;单车撞壁次之,约占20%;翻车占17%;火灾和其他(货物洒落等)事故分别占1.2%和1.3%。


▲图:隧道交通事故形态分布 | 图片源于网络


为什么隧道内这么容易发生事故呢?这是因为驾驶员,在进出隧道口时,由于光线的改变,受到黑洞效应和白洞效应的影响。


黑洞效应:即隧道入口处或隧道内,照明亮度太低,又没有足够的适应时间,使驾驶员在室外高亮度下接近隧道时所看到的隧道犹如“黑洞”一样。


▲图:黑洞效应。 | 图片源于网络


进入隧道时,受“黑洞效应”影响,隧道内的光线相对偏暗,驾驶员会出现短暂的“眼盲”,这时候需要开启近光灯。


开启近光灯不仅能让驾驶人看清前方路况,也便于让其他车辆察觉。需要注意的是,在隧道里行车严禁使用远光灯,这是极其危险的举动。


白洞效应:即从隧道内较暗的环境过渡到隧道外部较亮的环境,从暗到亮,人眼看到的是一个白亮的洞口,无法立即看清隧道外的状况。


▲图:白洞效应。 | 图片源于网络


驶出隧道时,受“白洞效应”影响,隧道外光线较强,驾驶员同样会出现短暂的“眼盲”。


那在隧道照明设计中,我们需要注意什么?


安全最重要


国家发布的《公路隧道照明设计细则》中就有明确的条例进行说明,隧道入口段、过渡段、出口段照明应由基本照明和加强照明组成,基本照明应与中间段照明一致。


加强照明是为了消除白天驾驶员接近及通过隧道时由于洞内外亮度差别极大引起的“黑洞效应”、“视觉适应滞后”等视觉现象,因此所有加强照明灯具在夜间均应关闭。


如果晚上仍开启这些照明,不但耗能严重,而且驾驶员在进入隧道时会引起强烈眩光,驶离隧道时产生“黑洞效应”,就存在行车的安全隐患。



同时,入口段和出口段的加强照明灯具应自隧道洞口顶部以内10m处开始布设。这是因为白天的时候,洞口外的自然光能够投射进入洞口,导致洞口以内的一定范围有较高亮度。而经过研究结果表明这种自然光可以作为入口段加强照明的组成部分,所以就可以不用再多布置灯具了。



上面提到的入口段跟出口段,其实是公路隧道通常会被划分成五段区域。


1.接近段


接近段:你的车从远处开过来到隧道口的这一段。



此处驾驶员必须能看到隧道内物体,不能完全是一个黑洞,这也是一个很重要的视觉调节的阶段。




尤其在白天,由于环境的高亮度和隧道低亮度的强烈对比,也由于驾驶员的眼睛对明亮环境的视觉暂留影响,一个未充分照明的隧道口会使人产生“黑洞效应”,看不见洞内任何细节,所以在入口处就应解决车在接近段的视觉问题。


2.入口段


入口段:隧道内四个区段的第一段,在接近段行驶的驾驶员进入隧道了,要保证驾驶员能看见入口段的路面情况。




你从外面往里走的时候,不要有害怕的感觉,所以隧道口的灯应该很亮,但到底应该多亮?




整条隧道一直亮下去好吗?不能说不好,但是比较浪费,当人眼逐渐适应比较暗的环境,灯也可以适当的调暗,这就有了过渡段。


3. 过渡段


过渡段:经过照明水平相对高的入口段,隧道内的照明可以逐步降低到很低的水平,这段渐降的区域就是过渡段。




过渡区的亮度应逐级下降,下降的程度,即前级与后级差别不应大于3:1。




在上图中到达过渡区(靠近中间段的)一端的亮度应等于中间区亮度水平的3倍。由于上图中的曲线是建立在视觉没有不舒适感的基础上,也不十分精确,实际情况与曲线有些偏差可以接受,但照明水平最好不要低于曲线中推荐值。


过渡区内 2m 以下的墙面平均亮度不应小于该区的平均路面亮度,理由同上。


4. 中间段


中间段:隧道最长的一部分,由于眼睛在入口段,过渡段已经适应了比较暗的环境,所以中间段的亮度可以比较低,低的像夜间的道路照明一样,保证能够安全行驶就可以了。



▲中间段的灯具距离拉的比较远,整条路保证基本的夜间照明亮度就可以了。


相当于入口段和过渡段把我们的眼睛从白天变到了黑夜的适应,需要一段的时间,如果立刻的变,我们的眼睛就会暂盲,这样就很危险。逐渐降下来之后,中间这一大截就可以一直保持这样的夜间环境,保持正常的行驶。


5. 出口段


出口段:在隧道内与出口相接的一段路面,这与入口区的位置决然不同。




驾驶员在出口区内处在视觉明适应阶段,适应速度较快,但还要提高出口段的亮度,避免可能造成驾驶员不能及时发现面前行驶在大卡车阴影里的小车。


除了区域亮度影响安全性问题,还有一个与安全性息息相关,那就是光频闪。


光频闪


什么是光频闪?光频闪就是光的闪烁频率,是设计速度与布灯间距之比。简单来说,也就是一秒钟在人眼前通过的灯的数量。


举个例子,《公路隧道照明设计细则》规定,当隧道内按设计速度行车时间超过20s时,照明灯具布置间距应满足闪烁频率低于2.5Hz或高于15Hz,也就是需要一秒钟在人眼前通过的灯少于2.5个或多于15个连成一条灯带状。



那么我们就可以做一个大概的推算,当车速在60km/h时,灯具的间距应该要大于7米或小于1米;当车速在80km/h时,灯具的间距应该要大于9米或小于1.5米;当车速在100km/h时,灯具的间距应该要大于11米或小于1.8米。


说完需要注意的事项,我们再说说隧道的配光。


隧道配光


隧道的灯光一般分为两种:横向配光与纵向配光。


横向的配光需要将灯具布置得比较密,光在隧道的上方一侧布灯,将光打向地面。在路边的纵向光线则由一个个射灯拼凑补光,从而保证路面灯光均匀。这种配光的好处在于只需要在隧道上方布一排的灯,就能照亮整个隧道的宽度。



纵向配光比较普遍,在道路上随处可见。它是前后配光,照射范围比较宽,灯具之间的间距是比较大。这样的配光缺点在于有点刺眼,驾车会有稍微不适,但是安全比舒适重要,这样的方式能够照亮地面使人能够更加看得清楚路面的情况。



隧道里照明控制灯具用不同的方式可以起到不同的作用。


照明控制的作用与方式


同时,隧道里也需要控制灯具,以达到不一样的照明效果,照明控制的目的和作用,就需要基于多方面的考虑。


比如说,隧道外面的亮度,外面的亮度与入口的亮度有关联,外面的亮度降低,入口亮度可以降低。如果隧道的车流变小也可以适当地降低亮度,控制不同的照明水平以适应不同时间和不同天气下的环境亮度、交通流量密度,这样的调节亮度方式可以达到节能的目的,从而降低隧道的运作费用以及维护费用。



照明控制可以采取不同的方式:


①通过布线和布灯的方式控制灯具在不同情况下的开关状态。这个一般是用于控制固定灯具在固定时间段上的亮暗。


②使用调光系统控制灯具的光输出比例。通过对隧道环境的光亮度监测情况分析,综合地调整隧道的光的亮度,这样的做法主要是用于调整隧道入口段,出口段,过渡段的光亮度。


无论采取何种方式,控制信号一般均有时刻监测隧道入口处和接近段环境亮度的光电池提供。



如上图将灯分成四组,第四组灯在晚上是一直亮着的,所以只需要设置固定的时间段,就能够在不同的时候通过控制器控制亮暗。


隧道里面入口的亮度探测器,以及远处设置的L20探测器一起探知亮度,通过反馈到控制系统去调整,使之能分别在不同的亮度的情况下调节灯具的亮暗程度。这样能够让隧道里的照明,在符合标准的情况下尽量地节省能源。



昨晚的黑洞照片,被网友们玩疯了,甚至发起“转发这个黑洞,吸走你全年霉运”的帖子。讲真,黑洞只是一夜的狂欢,当热度消退后,还真跟我们没太大的联系。


可另一个“黑洞”,那个365天我们都有可能会经过的隧道,那些隧道里影响我们视线的光,我想,这才是真正关乎人命,才是全人类该认真关心的事情。


你说,是吧。


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作者|课堂君

内容来源|云知光照明微课堂

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